蓝藻水华爆发的数学模型及动力学研究

在充分认识蓝藻水华爆发基本特征的基础上，综合运用生态学、水动力学和生物化学计量学原理，围绕湖泊富营养化和蓝藻水华爆发建立湖泊生态系统动力学模型。应用动力系统理论、非线性分析方法、模型参考控制方法和计算机模拟等手段研究生命参数、资源环境参数、种间竞争及捕食作用、时间尺度、随机因素等对模型动力学性态和蓝藻水华爆发的影响。以长春市新立城水库为实例，在实测数据的基础上，检验模型的适用性、有效性，并应用其研究长春市新立城水库的蓝藻水华爆发。相关研究结果可以帮助揭示淡水湖泊蓝藻水华爆发的机理，为蓝藻水华爆发的研究提供数学模型和理论指导，为蓝藻水华暴发的预测与控制提供必要的理论依据。

本项目致力于湖泊富营养化和蓝藻水华暴发的研究，在充分认识蓝藻水华暴发基本特征的基础上，依据生态学和生物化学计量学原理建立了刻画湖泊生态系统动态的动力学模型，并综合运用动力系统理论、非线性分析方法、模型参考控制方法和计算机模拟等手段研究生命参数、资源环境参数、种间竞争及捕食作用、时间尺度、随机因素等对种群动态和模型动力学行为的影响，并应用实测数据检验了模型的适用性和有效性，为蓝藻水华暴发的研究提供了新的数学模型，为其预测与控制提供必要的理论依据。在研究中，我们发现，为了更好地刻画湖泊生态系统的动态，特别是当考虑环境因子的（如温度的周期性变化）时变影响时，动力学模型在数学上必然是非自治的，而与自治系统相比，此类系统在数学上的研究也还不够深入，为此我们进行了必要的应用基础研究，在非自治动力系统的非一致二分性、周期性、伪几乎自守性等方面取得了一些新进展，丰富了动力系统理论，为非自治动力系统的研究以及本项目后续研究工作的开展奠定了基础。本项目共发表论文52篇，其中50篇发表在国际刊物，47篇被SCI检索收录。